Différentes façons de contrôler numériquement un SMPS réglable

9

Je souhaite créer un SMPS alimenté par batterie et réglable pour une utilisation dans des situations où je ne peux pas avoir de prise de courant près de moi, donc je voudrais plus d'informations ou de suggestions à ce sujet. La puce SMPS sur laquelle je me base est un LM2733 .

La source d'alimentation serait un LiPo, une tension de sortie de 3 V à 25 V et au plus 500 mA.

Il y a plusieurs façons dont je pense que je peux contrôler une puce SMPS numériquement: l'une est un pot numérique contrôlé avec un MCU via SPI ou I2C. Un pot de 1024 pas me donnerait un pas de 20mV, ce qui est plus que suffisant. Ce que j'ai vu dans les fiches techniques, c'est que les pots ne peuvent monter que jusqu'à 5V pour la résistance numérique. Serait-ce un facteur limitant dans une telle conception? Cette voie semble la façon la plus simple et la moins exigeante de ce que je vois.

Une autre façon serait d'utiliser un DAC, mais je ne suis pas sûr qu'il devrait aller plus vite que la vitesse de commutation du SMPS, car dans les fiches techniques, je vois toujours les diviseurs de tension avant le condensateur de sortie. Le problème est que je ne sais pas ce que la broche de rétroaction veut voir. Veut-il toute la montée et la descente de l'inductance et la compare-t-il à la tension de référence, ou trouve-t-il simplement la tension moyenne de chaque cycle?

Je sais que cela ressemble à {cette question} , mais je recherche plus d'informations ou de discussions.

hak8or
la source
3
J'ai vu un projet quelque part où quelqu'un vient d'implémenter un SMPS avec un microcontrôleur à la place d'une puce dédiée. Si vous étiez à la hauteur, le résultat serait entièrement réglable dans le logiciel.
joeforker

Réponses:

1

Après avoir lu la fiche technique, je vais tenter une supposition. La puce attend 1,23 V sur la broche FB lorsque la sortie est au niveau souhaité. Habituellement, cela est réglé par un diviseur résistif, mais je ne pense pas que ce sera trop difficile de le générer avec un D / A. Cependant, la résistance de 13,3 K semble être importante, donc je laisserais cela mais retirer l'autre résistance qui se connecte à la tension de sortie et la remplacer essentiellement par votre combo microcontrôleur / DAC.

Je pense que tout ce que vous devez faire est de vous assurer que la sortie du DAC est de 1,23 V lorsque la tension de sortie est là où vous le souhaitez. Pour garder les choses réalistes Vous voudrez probablement faire en sorte que la sortie du DAC imite un diviseur résistif - divisez simplement la tension de sortie du SMPS par un nombre magique qui vous donne 1,23 V à la broche FB lorsque vous avez la tension de sortie souhaitée.

Vous avez cependant raison de vous demander à quelle vitesse vous devez mettre à jour le DAC. Bien que la fréquence de commutation du SMPS soit soit 600KHz soit 1,6MHz ce n'est PAS la bande passante de la boucle de contrôle dans la puce. Je ne vois pas grand-chose dans la fiche technique de ce que c'est, mais il mentionne l'utilisation de CF pour mettre un zéro dans le locus racine à 8 KHz. Donc, par pure conjecture, je dirais que vous devriez changer votre DAC à 10 KHz - tous les 100us si possible.

AngryEE
la source
Mettez d'abord les résistances de contre-réaction et acheminez (mais ne remplissez pas) une résistance série en ligne avec la sortie DAC. Mesuré la tension de rétroaction souhaitée / en régime permanent. Retirez ensuite les résistances de rétroaction et remplissez la résistance DAC série d'un 0 Ohm, en réglant la tension DAC égale à la tension mesurée. Pour modifier la tension de sortie, il suffit d'ajouter ou de soustraire de la tension DAC en fonction du changement que vous souhaitez voir.
Joel B
4
C'est une mauvaise idée. La tension des broches FB ne sera pas précisément de 1,23 V et il y a de fortes chances que vous ne puissiez pas la maintenir stable. Un pot numérique est un bien meilleur choix pour cette application.
Kevin Vermeer
Il a demandé, j'ai répondu. Je ne suis pas en désaccord avec vous - ce serait assez de travail pour que cela se produise pratiquement, mais je ne vois aucun problème majeur avec cela en théorie. Le seul problème est la façon dont ils mettent en œuvre le système de contrôle de rétroaction dans le SMPS. Sans être sûr de sa bande passante, de son gain, etc., j'imagine que ce ne serait pas simple de le faire.
AngryEE
Parler d'ingénierie. Vous ne voulez pas implémenter la boucle de gain entière du SMPS numériquement. Vous voulez juste l'influencer ou le compenser légèrement avec un circuit numérique. L'utilisation d'un DAC et d'une résistance supplémentaire est le moyen le plus simple. Vous installez le SMPS dans une situation stable et ajoutez la résistance supplémentaire pour appliquer un décalage. Vous pouvez calculer comment la tension se divisera sur les 3 résistances et quel effet cela aura sur la tension de sortie. Faites un peu de calcul avec la superposition ... Ou simulez-le.
Hans
5

La broche de rétroaction s'attend à une tension d'erreur CC, avec des éléments habituels (ondulation, bruit, etc.). La boucle de tension analogique est limitée en largeur de bande de sorte que seules les informations utiles sont utilisées pour déterminer le rapport cyclique du convertisseur.

Le moyen le plus simple consiste à utiliser une sortie DAC et une résistance série pour absorber ou générer une quantité de courant sortant / entrant dans le nœud FB. La taille de la résistance d'injection déterminera la plage de réglage. La tension de référence du FB est de 1,23 V, donc tant que le DAC peut aller au-dessus et en dessous de cette référence, vous pouvez contrôler la tension à la fois vers le haut et vers le bas.

C'est l'équivalent numérique d'avoir la résistance inférieure réglable.

Adam Lawrence
la source
3

Que diriez-vous d'ajouter plusieurs résistances inférieures au diviseur de rétroaction et de commuter l'une d'entre elles (ou plusieurs à la fois) à la terre avec un réseau NPN pour commuter la tension de sortie?

EDIT: Vous devriez pouvoir le faire avec uniquement des broches GPIO normales car elles ne devraient vraiment pas voir plus de 1,23 V (la tension de rétroaction) afin qu'elles puissent fonctionner comme des commutateurs à collecteur ouvert / drain.

jpc
la source
PS. Je voudrais dessiner un schéma au cas où mon explication ne serait pas assez claire mais je n'ai toujours pas terminé l'outil de capture schématique HTML5. ;] Veuillez me laisser un commentaire si vous pensez qu'un schéma aiderait ici.
jpc
1

Je ne sais pas à quel point vous êtes attaché au LM2733. Vous voudrez peut-être rechercher une puce qui fournit un contrôle de la tension de sortie distinct du chemin de rétroaction principal. Par exemple, LT3495 . Cela vous permettra d'ajuster la tension sans vous soucier de ce que vous faites pour la stabilité du régulateur.

Andy
la source